[发明专利]铝合金焊接消耗品和冶金结合的方法

说明书

一种铝焊接或钎焊用复合物，包含硅(Si)和镁(Mg)以及一种合金的铝，适用于焊接及钎焊。硅含量可以是约4.7～10.9的重量百分比，镁含量可以是约0.20～0.50重量百分比。该合金适用于如下操作：有少量基底金属稀释或没有稀释影响填充金属的硅及/或镁含量。硅含量能改善流动性，避免应力集中和裂缝。镁含量能提高强度。形成的接头强度至少等于有少量稀释或无稀释(即获取镁基)的基底金属的强度。接头可进行热处理及人工时效或自然时效。

本申请是申请日为2014年11月19日、国际申请号为PCT/US2014/066282、国家申请号为201480073543.4、发明名称为“铝合金焊接消耗品和冶金结合的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是2011年2月8日提出的第13/023,158号、题目为“铝合金焊丝”的美国专利申请的部分接续申请，该美国专利申请是2010年2月10日提出的第61/303,149号、题目为“铝合金焊丝”的美国临时专利申请的非临时专利申请，本申请参考并引用了这两项美国专利的全部内容。

背景技术

本发明大体上涉及焊接用填充金属领域，具体涉及适用于焊接铝合金的复合物。

有很多已知并且目前正在使用的金属件连接工艺，包括钎焊和焊接。钎焊和焊接都能连接铝制品和铝合金件。与钢或其它金属不同，铝合金因金相、熔点、随特定合金剂的变化而变化的强度等因素而存在特殊问题。此外，由于一方面追求减小铝合金工件的厚度，另一方面又希望工件越来越厚，因此很难选择性能良好、能够达到所期望的物理机械性能的钎焊和焊接材料。

钎焊操作使用熔化温度低于待连接基底金属温度的填充金属。在钎焊中，基底金属不熔，根据合金元素特性选择填充金属的合金元素，以降低填充材料的熔化温度并且湿润在基底金属中始终存在的氧化铝，以便在不熔解基底金属的情况下达到冶金结合。在某些应用中，可以在置于真空或保护环境下的熔炉中实施钎焊，其中，温度仅在填充金属熔化并且通过液体流动和毛细管作用填满固体基底金属元件之间的接头后才上升。钎焊接头一般用于低强度的铝合金以及很薄的截面结构，例如，汽车散热器以及换热器，例如，用于暖通空调系统的散热器以及换热器。钎焊温度可使非热处理铝合金和热处理铝合金退火，从而改变冷加工或热处理和时效处理所达到的机械性能。因此，虽然钎焊的应用比较广泛，但不适用于连接高强度结构用合金。

焊接操作通过熔化每个待连接工件的一部分基底金属，同时熔化填充金属以在接头中形成焊接熔池来连接金属件。焊接需要在接头处集中加热，以形成焊接熔池，焊接熔池一旦凝固就产生填充金属和基底金属的混合化学品的化学复合物。一般可以控制足够高的焊接温度，使填充金属和基底金属两者熔化，并保持最小的基底金属热影响区，以保持机械性能。

钎焊和焊接的添加料一般为丝状，即通过焊炬进给的连续长丝，或手动进给的短丝，或甚至为条状，例如，焊条焊(stick welding)用的涂药焊条，具体形状取决于应用。但是，目前可用的铝合金钎焊和焊接焊丝不能满足众多现代应用的需求。举例来说，现有产品在连接操作中缺乏期望的流动性，或者缺乏当在焊接应用中与基底材料结合时期望的强度，在一系列现代焊接工艺中尤为如此。此外，当焊弧在熔透力、发热量和熔池形成等方面差异较大时，现有铝合金焊丝及复合物无法使最终接头的复合物和强度达到期望程度的一致性要求。

目前需要适合焊接(及钎焊)应用(满足该等需求)的改进型铝合金复合物。

发明内容

根据一个方面，本发明提供了形成焊接接头或钎焊接头的复合物，包含重量百分比约为4.7～10.9(包含这两个值)的硅、重量百分比约为0.15～0.50(包含这两个值)的镁、其余为铝及痕量成分。这些成分的特定子范围具有改进的性能和优异的强度，特别引人注目。此外，本发明提供了用于焊接或钎焊的填充金属产品(例如，焊接消耗品)，包括卷筒焊丝、直线焊丝或焊条(或者钎焊组分，如钎焊环或者钎焊膏)，其包含重量百分比约为4.7～10.9(包含这两个值)的硅、重量百分比约为0.15～0.50(包含这两个值)的镁、其余为铝及痕量成分。